Устройство для контроля прочности дорожных одежд

Устройство для контроля прочности дорожных одежд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к строительству , конкретно к устройства.м для контроля прочности дорожны.х одежд при дина.мическом нагружении но величине yiipyi oi o прогиба . Устройство содержит прицеп 1 с установлениы.ми на нем вибратором 2, обеспечивающим периодическое нагружение на спаренные колеса 3, виброизолированную тележку 4 с измерителем вертикальных перемещений , выполненным в виде подпружиненного относительно виброизолированной тележки двуплечего рычага 5, на свободном конце которого установлены датчик 6 виброскорости и измерительное колесо 7 с закрепленными на нем датчиком 8 угловых перемеп;ений. Измерительное колесо 7 выполнено из соединенных шарнирно планок с ро.чиками в местах их соединения, охваченными бесконечным гибким ободом, и дополнительных вертикальных планок. Центральная планка соединяет горизонтальные планки между верхними и нижними роликами, а крайние планки - верхние и нижние ролики, причем одна из крайних планок соединена с ползунком датчика 8 угловых перемещений, жестко установленного на центральной нланке. Двуплечий рычаг 5 шарнирно соединен с виброизолированной тележкой 4, связанной с нрицепом 1 посредством вертикальных штанг 15. Кроме того, устройство содержит датчик 16 скорости, выполненный в виде катушки индуктивности, неподвижно закреплен РЮЙ на вилке одного из колес тележки 4, и штырей 17, размеп1енных по окружности колеса, умножитель 18, схему 19 компенсации , интегратор 20, синхронный фильтр 21, формирователь 22 синхроимпульсов, регистратор 23, счетчик 24 импульсов и измеритель 25 расстояния. 5 ил. (Л оо го ел ГчЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1325121 с5!)4 EOI С2307

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ г

Ж"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.сс (И

С:

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3925536/29-33 (22) 10.07.85 (46) 23.07.87. Бк)л. № 27 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) С. С. Коновалов, В. В. Карчихин, Б. A. Хеириш, Д. H. Бо. пьшаков, Б. Н. Лапицкий и В. И. Миронов (53) 625.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1024545, кл. Е 01 С 23/07, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Л)э I!О!490, кл. Е 01 С 23)07, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ПРОЧНОСТИ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД (57) Изобретение относится к строительству, конкретно к устройствам для контроля прочности дорожных одежд при динамичесh()÷ нагружснпи по величин«упругого прогиба. Устройство содержит прицеп 1 с установленными на нем вибратором 2, обеспечивающим периодическое нагружение на спаренные колеса 3, виброизолированную тележку 4 с измерителем вертикальных перемещений, выполненным в виде подпружиненного относительно виброизолированной тележки двуплечего рычага 5, на свободном конце которого установлены датчик 6 виброскорости и измерительное колесо 7 с закр«пленными на нем датчиком 8 угловых перемещений. Измерительное колесо 7 выполи«но из соединенных шарнирно планок с роликами в местах их соединения, охваченными бесконечным гибким ободом, и дополнит«льных вертикальных планок. Центральная планка соединяет горизонтальные планки между верхними и нижними роликами, а крайние планки верхние и нижние ролики, прич«м одн;) пз крайних планок соедин«)ш с ползхнком дагчика 8 угловых перемещений, ж«стко установленного на центральной планк«.

Двуплечий рычаг 5 шарнирно соединен с виброизолированной тележкой 4, связанной с прицепом 1 посредством вертикаг) ьных шта и г I 5 . Кроме того, устройство «одерж ит датчик 16 скорости, выполненный в виде катушки индуктивности, неподвижно закр«пленной на вилке одного из колес тележки

4, и штырей 17, размещенных по окружности этого колеса, умножитель 18, схему 19 комп«нсации, интегратор 20, синхронный фильтр

21, формирователь 22 синхроимпульсов, рсгистратор 23, счетчик 24 импульсов и измерит«ль 25 расстояния. 5 ил.

1325121

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для контроля прочности дорожных одежд при динамическом нагружении по величине упругого прогиба.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

На фиг. 1 представлена общая схема устройства для контроля прочности дорожных одежд; на фиг. 2 -- узел 1 на фиг. 1 (конструкция измерителя вертикальных перемещений); на фиг. 3 — измерительное колесо при обкатывании им микр<шрофиля дороги Z (Х); на фиг. 4 — структурная схема синхронного фильтра; на фиг. 5 временные диаграммы работы синхронного фильтра.

Устройство содержит транспортируемый автомобилем-тягачом прицеп 1 с установленным на нем вибратором 2, обеспечивающим периодическое нагружение на спаренные колеса 3, виброизолированную тележку 4 с измерителем вертикальных перемещений, выпол не иным в виде подпружинен ного относительно виброизолированной тележки двуплечего рычага 5, на свобо.<ном конце которого ус I;II«III,l

13 соедиш на с ползунком 14 датчика 8 угл«вых перемещений, жсстко установленного па центральной планке 12. Двуплечий рычаг

5 шарнирно соединен с виброизолированной тележкой 4, связанной с прицепом 1 посредством вертикальных штанг 15.

Кроме того. устройство содержит датчик <6 скорости, выполненный в ниде катушки индуктивности, неподвижно закрепленной H«l вилкс одного из колес тележки 4 и штырей I", размещенных по окружности этого колеса, умножитель 18, схему 19 компенсации, интегратор 20, синхронный фильтр

2l, формирователь 22 синхроимпульсов, регистратор 23, счетчик 24 импульсов и измернтсль 25 расстояния, при этом синхронный ф«литр 2! выполнен в виде распределителя

26 имIII.II < ов, блока 27 электронHûx клкясй, блока 28 памяти и буфсрного усилителя 29.

Ус гройств«работает следующим образол<.

Tp;IIIcI:«!пирхсмь<й автомобилем-тягачом вибратор 2, уста<<оI<.÷<.HHûé на прицепе 1, прои <води< нагружепие дорожной одежды периодической нагрузке>й через спаренные

K<). l« и <олиронанной тележкой 4, несущей изм lilll<ль вертика II IIIlx перемещений, обесп<«<ивается вертикальными штангами 15. Из меритель íертикальных перемещений, состоя5

10 l5

55 щий из измерительного колеса 7 с датчика

8 и 6 угловых перемещений и виброскорости, установленного на свободном конце двуплечего рычага 5, размещен в зоне приложения вибрационной нагрузки. Принцип действия устройства заключается в выделении сигнала прогиба дорожной одежды из одновременно воспринимаемых непрерывно движущимся измерителем вертикальных перемещений сигналов прогиба и микропрофиля дорожной одежды. С этой целью в устройстве применяют два датчика 6 и 8 — датчик 6 виброскорости и датчик 8 угловых перемещений, причем первый предназначен для измерения суммарного сигнала, характеризующего величину прогиба и величину микропрофиля, второй служит для измерения только величины микропрофиля дорожной одежды. При движении измерителя вертикальных перемещений происходит перемещение резинового обода 11 вокруг вращаюilIIIx<: роликов 10, при этом измерительное колесо 7 постоянно опирается на дорожное покрытие нижними роликами 10 посредством бесконечного обода 11. В результате перемещения измерителя датчик 6 виброскорости воспринимает и преобразует абсолютные перемещения измерительного колеса 7, представляющие сумму вертикальных перемещений, вызванных нагружением вибратора 2 и перемещений, связанных с обкатыванием гибким ободом 11 микропрофиля дор«<з< в электрический сигнал, lip

Угловые перемещения нижних роликов 10 воспринимает датчик 8 угловых перемещс.ний, благодаря тому, что корпус датчика

8 жестко установлен на центральной планке

12, а его ползунок 14 л<еханически связан с нижними роликами 10 посредством одной из крайних вертикальных планок 13 измерительного колеса 7. При движении измерителя по неровностям ползунок 14 начинает перемецсаться. Эти перемещения приводят к изменению величины выходного сигнала датчика

8 угловых перемещений, который изменяется в зависимости от величины разности абсолютных перемещений нижних роликов

10, что в свою очередь пропорциональна производной микропрофиля по пространственной координате. При этом датчик 8 угловых перемещений не реагирует на перемещения дорожной одежды, создаваемые вибратором 2, так как вертикальные перемещения не приводят к изменению положения ползунка 14 из-за того, что оба нижHIIx ролика 10 испьпывают равные вертикаль ные перемещения и их положение относительно центра площадки нагружения симметрично.

Для Обс «Il(."ч<.HHH Высокой точности пенсации микропрофиля в суммарном сигнале, содержащем сумму прогиба и микропрофиля, в устройстве используется датчик скорости импульсного типа, частота выход- 5 ного сигнала которого линейно связана с угловой скоростью его вращения. При движении устройства штыри 17 из ферромагнитного материала, размещенные цо окружности одногo из колес виброизолированной тележки 4, проходя в зазорс неподвижнои катушки !6, установленной на вилке колеса, модулируют величину ее индуктивности. Датчик скорости выдает на один из входов умножителя 18 дискретную последовательность импульсов с постоянной амплитудой 15 и длительностьк> и частотой следования, нропорционас!ьной скорости;!виж< ния На другой вход у множителя 18 !Н>«туll;1< г Ht!3.tof Овый сигнал с выхода датчика )> угловых перемещений, ачплитуда KOTOðîã0 нронорци<

í3 lt,H3 производной микронрофиля 10pOikной одежды 110 нр<>странственной K<)0pдинате. JMff0rKHI«itf> 18 Вы!шчн«н H ВИ I< фнльтр3 нижних ча«10т и ключ;1, зл(к гри и>с к» упРавлЯечо!о «3«IOrf«>-M01>;IIIPO«;»fit»iч «Hl »3лом, постъпакнцнч «Выхода IH(Kp(TtIOI 0 25 датчика скор<дти, Ilf)H TOi%1 кг!Кэч !<р<н!у«кает сигнал на фильтр нижних часTOT только

В мом HT действия импульсов с выхода датчика скорости. Так как длительность зтих импульсов 1!<>«Тонина, 3 частота следования пронорционалш!а «корости дви,+,ения уст- ЗО р О и с т В 3, н 3 В ы х О д «(> б р 3 3 у с T < я и м 11 >) . 1 ь с— ная пос.идовательность IIO !»ирине (скорость) и амплитуд«(разность перемещений).

Таким с>бразом, в результате операции yMffoкения нроис ходит цреобразонанис сигнала, пропорциональног0 произвол>п>й чикронро- 35 филя по пространственной координате в сигнал, пропорциональный производной микроцро<риля во Врем«ни. Ги!.На с Выхода уvlH0жИT< .l Я 1 <> I!О, 13<. Т(Я На OДИ Н И:1 ВХОДОВ С ХP— мы 1<) коMII«нсации, на дру! г>й выход которого посту»а«т сигнал. Со;и ржащий сумл>у

40 скорост«й измен«ния Ilpof H6>;1 и MtfKpnftpo Вибро«КОРОСТИ НО)!3«T(>! В НРОТИВОфаЗС IIO 01 НОНН>ни к) к си Ilагiv, II<>(T> II 3 к» ц(ч > с v M нож и - 45

I 8. (. Hl>I#0 lil < X(M 1>l 1 .) KOM lit. H(1 ци и f1 » M3t. T(. H (. и I н!1.1, н РОНО Р циОИ<1. 11>HHI Й с KOPOс111 и<чс ll(ния нрогII63;t<>p07Kft0(t од«кдь!.

11ринцин,!«И<1вия у< грой«тва до!Н>лнит<ль«0 !!выяснен с IIOMOtitt фиг., ), гд«схечати и<«ки и>ображс и» измерителыш«кс>лесо 5(}

7, 1««сущс(датчик 8 угловых п«р«л<ен!с ний и д31 чиK (> ВибрО«КОpо(. Tи Ilри Обк31 ыHании им м><кронрофи.!я дороги z (х), нри атом Колесо 7 одновременно испытыва T Вертикальны«п«р«ч«ш«ния нов«рхно TH дороги W< „t) (фиг., 1, пунктиром), вызванные действием нерио IHче«кой »агру.>ки и перемс щения ç3 счет обкатынания колесом 7 микропрофиля

z(x). Датчик ti Виброскорости воспринимает

06«3ТН составляющис иеремепиния, преобразуя их в сигнал, iip0ii0pl!Holf3льный скорости изменения виброп«ремепи ний, KOTOрый определяется Выражением

Датчик 8 угл>вых lit. ðñ чепи ний (фиг., )) р«агирует только tl<1 ??????????????????>щук> чик!и>-!

1РОфИ.IЯ <()(Х), ОНИ I IHif<)M>> К) Ht IP;tiK«НИ(. М

<((х) — з-„-.

Таким образом Hil егO выходе образу«тся си! нал, пропорциональный производнои микропрофиля 110 простран«твенной координаГ<, k l(>» у ttfOrhlf < IH !)< Н;! яру I <>й Вли>1 кс>гор<» <> по.i;1«(< и сиf на.! <>Р<><101>lf»<»« I.ft>íûtt ск >Р!

<1 >

1» . —, IIР<»

» l.I0I (КОРО(ти X (1) н Вы с

!чика 8 I .>ОВ!.!х li(рс ли:1)с ни», 06

f >, l, < » I I (. « и t i i > В I х < ) i « ) л! < + : I I <, 1 >i f <, к : > I, ((7 Х С(7

>I В, l»t. Ò()! <. Èl II3.1,> 1, Н РОНО f ) l»01l<>. I l>lf<>l Ч II РО» (В«,lной чикр<>цроф»ля I!<) Вр(л>(!fit Р,.у.>1,!Нру к»ций сигна,! R(t! 1« i Выход< схс л!!1

1 .) KOМ II(tl«3 цин (<>.и f>ifi!! f Г(>, I t>K() н KOM>) К)

«0("Г;<ВЛЯЮ(ЦУК> НРС» И<>3 «»It li < 110 Hl>fP

R it ) = — N (t j (X t t) — + (1 1 (! 1 <1 1 <1 (h i !i lflt0li 3.1 l>tIhi » t k< > f)(>(111 И.>чсilt ния прогиба дорожной 0 1(ж lt>I, IIOс>ун)>с1 на Вход »flit ãðàãîð;I 21), и;1 Выли> lt

K0T0P0I 0 !10. I Ó÷ fit T(Я «HI II<1. 1, Н (»>НОPЦИОtf3.! t>lII>IiI Вс . 1И <ИН< НрОГИ6!1..)ТО> (ИI ll,til Kpt>M«

»нфорчации 0 прогиб«с Од«ржи г»к,+,«<» Tчньи шул<ы, кс>торые м<» ут t ущ«стн< нно сни,+ать тсш»0\1ü и <м«р«ний Ро.ll, .Ió»;fifнс>п> !ну ч;! играс г ост;)точный t III Il;I, I 01 д«йс THHH M it k f)Oil ÐÎ(1) и I H, !Of>0>k !1< >it 0 ° lt +>.!! !.

Окончат«льной комп< нс ации 0« f t><> ffft iõ л<ОВ нрнч«H(. tl син. рс>нныи фи,!ьгр ) I, K010рыи ян.>я«тся Онти ч;<. ьны ч ус гроис тьч>ч, В максим f,ff,f10é (1 ll«till и ll0.ll) <л K>Ill,»M и <Весl

fit>It. »3«г01lll>lt. и (Р;1>OHI)l< Р;1 <.Iи Itt» чс +,.1У

II01<. IM <. H«H3.l<)»> и;цх л>;>л>и (<)>и! . 4 ) .

1 < Н <;и р!!Одllиский х >рактер, il сиг)filл «т >!у нагруж«ния, про!!у«к;>«г нол«нный (И! II3,1, 3 (. ИГН3.1, «>р;>к It f>H >х K»ll»H МнкроIIf><><)>tfль, нодавляст. 11(»t T<>M»<)«IO<»»ip<>ну«кания ttHxpOflttOIO фи,!ьтра 21 чожет и<ч< ня гt>(я В .<ависимск ти 01 и 1M«íåíèÿ час 1325121

Форму,га изобретения тоты вибратора 2 за счет синхроимпульсов, поступающих с выхода формирователя

22, установленного на вибраторе 2. Формирователь 22 синхроимпульсов, управляющий работой синхронного фильтра 21, состоит из шестнадцати, магнитов, катушки индуктивности и формирователя импульсов (не показаны). При вращении вала вибратора 2 постоянные магниты, расположенные по периметру вала, наводят ЭДС в неподвижной катушке индуктивности, с выхода которой сигналы поступают на формирователь импульсов, вырабатывающий импульсы прямоугольной формы требуемой амплитуды с частотой следования F= !.(N, где — — частота вибратора, N число магнитов N= 1, 2, 3, В данном устройстве F= 64 Гц при

1=4 Гц, N =16.

:-)ти ил(плльсы (фиг. 5ct) н(ктупак)т на вход распределителя 26 импульсов (фиг. 5), выполненного в виде двоичного счетчика и де(н ифратора, формирую(цего последовательно. сти из ше(тнадцати импульсов, сдвинутых

Один Отн(кительно другоп>, и длительностью (t (фиг. 5в). Эти импульсы с выходов

26f — 26(„распределитсля 26 импульсов посгупак>Г ны блок 27 электронных клк>чей, состоящий из шестнадцати электронных клк>чей К1 — К16, через который обеспечивак>т посл«донат«лысое подключение конденсаторов С! С!6 блока 28 пыл(яти к вь.(оду интеграторы 20. (. выхода интеграторы 20 (фиг. 4) сигt13.1, представляющий сс>бой сумму полезноп> сигналы и Осгыточны.(шумов (фиг. 56), через резистор 1Х и блок 27 3(1(KTpoHHI>fx ключей

IIOCTX f1 (t«т tf3 6 IOK 28 113 Xl tlTH. К(1 жды Й KOIIденсатор (.! (:16 блока 28 памяти подк. Iloчается через резистор R к выходу интегратора 20. В результате этого подключения образуется R(.-ltåïî÷ê3, от постоянной врем HH когорой зависит полоса пропускания синхронного фи.(ьтра 21. Ослабление остаточных (нумов унеличива«тся с уменыпением полосы прону«канин фильтра 21. Однако, чем уже пол(>с а пропускания, тем болыпе время установления выходного напряжения фильтра, что при измерении прогибов в движении может привести к сгла киванию фактической прогибограммы при быстром изл(енении ве1ичины II!)(.гнб l и Г;(ким Обр;(зом к у(или цнию llot реlllflo тей. При последовательном замыкании л«ктронны.(клк>чей К! К(6 блока 27 конденсаторы С! С!6 блока 28 з(>ряжг>к)>с я, f1 ()tf этом каждый из ННх заряжается,(О значения, равного ыл(плитуде вхОднОГО сиГн(1лы и дынный л(ом(HT вр(м(ни, Определяемой соотв«>ствук>щим импульсом с Btlxoä()ff 261 26н, распределит«ля 26 и M flxx>1 ьсов. Ты K K3 к н(>лсх(н ы и си Гн>13 и м(. (т периодический хырыктер, т.«. каждый период имеет одну и ту же фы;(у, то при последующем fit)«T) плении сигналов на запоминак>(цHP Kotfä(нсы>орь(С! С 6 блока 28 памяти, напряжени. на каждом из них изменястся

50 только по амплитуде в зависимости от изменения величины прогиба.

В то же время, ввиду того, что остаточные шумы носят случайный характер, т.е. их фаза непостоянна и изменяется в пределах 0 до 180,, то за период измерения полезного сигнала, напряжение от действия помехи на запоминаю>цихся конденсаторах Сl — С16 осредняется. В результате чего происходит компенсация сигнала помехи и на выходе буферного усилителя 29 получается сигнал, пропорциональный величине прогиба дорожной одежды (фиг. 5). Этот сигнал поступает на вход регистратора 23 (фиг. 4).

С целью привязки результатов измерения прогибов к пространственной координате в устройство введен измеритель расстояния.

С выхода катушки 16 индуктивности импульсы непосредственно поступают на вход счетчика 24 импульсов, который определяет пройденное расстояние путем подсчета полного числа импульсов. Цифровое изображение текущего значения пройденного пути осуществляется на цифровом индикаторе 25.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность контроля.

Устройство для контроля прочности дорожных одежд, содержащее источник динамического нагружения ны спаренные колесы в виде вибр3тора, виброизолироl33нную тслежку с измерителем вертикальны перемещений, датчик скорости, умножитель, схему компенсации, синхронный фильтр и регистрирукнций прибор, причем датчик скорости fto;tклн)чс н к ()дному нз вхд>дов х множит«ля, ВЫХОД КОГОРОГО СОЕДИНЕН С ОДНИМ ИЗ ВХОДОВ схемы кол(пенсации, другой вход которой подклк)чен к датчику виброскорости, а выход синхронного фильтра подключен к регистрирую(нему прибору, от>гичи>ощеес)(тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено формирователем синхроимпульсов, выполненным в виде установленной на корпусс вибратора катушки индуктивности и п-магнитов, закрепленных на валу вибрытора, интегратором, счетчиком и измерителем рыс ToHtlHH, а измеритель вертика IhHI Ix neр«мещений выполнен в виде подпружиненtlof () Относительно виброизолирова иной теI«mKf . днуплечего рыча(ы, tt;1 свободном кони«которого установлено изм«рит(.,льное

К()Л(СО С,I f ГЧИК,>МИ X Г,I(>(IÛX Il(Р(Xl«llf((НИ If виброскорости, выполненнос из «<)«,tfftf«tftftfx шырнирно планок с рол><кыл(и в xl(стаx «opIll ll(. Н ИЯ, ОХ Н((чс lf fft>f Xf ff 6(. (KOII(>I f1 t>f hf I il6 f(lf XI обо lotf, и дополните lt tft Ix нс р>икыльtlllx планок, крайние из которых соединяют вср»ни(.> и IIH)KHH(> 1)0.1НКН, 3 цс HT()3.1üí3ß ГОрнзонгыльные планки между верхнил(и и нижними роликами, при этом одна из крайних

H(ртикыльных планок соединены с (и> f fl)IKo f .ш1чн-;;1 У1.1()ill>lx ll(Рс л>«п1(ИНЙ, ксс> ко ) «1;11325121 л) Фиг. 3 новленного на центральной планке, причем датчик скорости подключен к входу счетчика, датчик угловых перемегцений соединен с другим входом умножителя, а выход схемы компенсации подключен через интегратор к одному из входов синхронного фильтра, другой вход которого подключен к формирователю синхроимпульсов.

1;)(,1 |) 1 11, . (((,,I(И) I;i (1 !)); (1 (!) ()«. h))!)(И ).1| (1. (! (;1;.)() )1) (11 () 1 rt) " fr).I;1)t 11|и

:,, (! : ) !» .;.)!), ) 1I) )I )l)) t lit « » | I (! II)) .. IiI 1l «)()!)(I()(1(Й II ()It) f)it I IIII ()1) ), )())(К11)), )h (,), I 1 . ) I),1)i ii,i(), !:)

1 (),111 ) .)().) ;)) lit(Il,l l ti(I rhl ()f)() (. 4 . .I ! f)()()) 1(())1. !